1、一、 發(fā)電機的安全運行極限在穩(wěn)態(tài)運行條件下，發(fā)電機的安全運行極限決定于下列四個條件：1. 原動機輸出功率極限。即原動機（汽輪機）的額定功率一般都稍大于或等于發(fā)電機的額定功率而選定。2. 發(fā)電機的額定容量，即由定子繞組和鐵芯發(fā)熱決定的安全運行極限。在一定電壓下，決定了定子電流的允許值。3. 發(fā)電機的最大勵磁電流，通常由轉(zhuǎn)子的發(fā)熱決定。4. 進(jìn)相運行時的穩(wěn)定度。當(dāng)發(fā)電機功率因數(shù)小于零（電流超前電壓）而轉(zhuǎn)入進(jìn)相運行時， E和U之間的夾角增大，此時發(fā)電機的有功功率輸出受到靜態(tài)穩(wěn)定條件的限制。此外，對內(nèi)冷發(fā)電機還可能受到端部發(fā)熱限制。上述條件，決定李發(fā)電機工作的允許范圍。二、發(fā)電機的P-Q曲線在電力系統(tǒng)

2、中運行的發(fā)電機，必須根據(jù)系統(tǒng)情況，調(diào)節(jié)有功功率和無功功率，在一定的電壓和電流下，當(dāng)功率因數(shù)下降時，發(fā)電機的無功功率增大，有功功率減?。欢?dāng)功率因數(shù)上升時，則要減少無功功率、增大有功功率，以達(dá)到輸出容量不超過允許值。所以運行人員必須掌握功率因數(shù)變化時發(fā)電機的允許運行范圍。發(fā)電機P-Q曲線圖就是表示其在各種功率因數(shù)下，允許的有功功率P和無功功率Q的關(guān)系曲線，又稱為發(fā)電機的安全運行極限。發(fā)電機的P-Q曲線，是在發(fā)電機端電壓和冷卻介質(zhì)溫度一定，不同氫壓條件下繪制的。發(fā)電機在額定電壓、額定氫壓和額定冷卻介質(zhì)溫度下的運行范圍圖是P-Q曲線的基礎(chǔ)。汽輪發(fā)電機的P-Q曲線，如下圖，表明了發(fā)電機運行受定子長期允

3、許發(fā)熱（決定了定子額定電流）、轉(zhuǎn)子繞組長期允許發(fā)熱（決定了額定勵磁電流）、原動機功率、穩(wěn)定極限等幾方面的限制。電壓、電動勢、功率都以標(biāo)幺值表示的。作P-Q曲線的基本步驟：1. 以O(shè)點為圓心，以定子額定電流IN（即圖中OC線段）為半徑畫出圓弧；2. 在橫軸O點左側(cè)，取線段OM等于UN/Xd，它近似等于發(fā)電機的短路比KC，正比于空載勵磁電流3. 以M點為圓心，以Eq/Xd為半徑（即圖中MC線段，它正比于額定勵磁電流）畫出圓弧4. 以汽輪機額定功率畫一平行于橫坐標(biāo)的水平線HBG，表示原動機輸出限制5. 以M點畫一垂直于橫坐標(biāo)的直線MH，相應(yīng)=900，表示理論上的靜態(tài)穩(wěn)定極限6. 考慮到發(fā)電機有突然過

4、負(fù)荷的可能，實際靜穩(wěn)定限制，應(yīng)留有適當(dāng)儲備，以便在不改變勵磁電流的情況下，能承受突然性的過負(fù)荷。圖中的BF曲線的畫法是：在理論靜態(tài)穩(wěn)定邊界線上先取一些點，然后以M點為圓心至所取點的距離（Eq/Xd）為半徑作弧，找出實際功率比理論功率低0.1PN的一些新點，就構(gòu)成了BF曲線。（也可采用=750畫一斜直線作為靜穩(wěn)定限制線）由上述各曲線或直線段所圍成的DCGBFD區(qū)域，就叫汽輪發(fā)電機的安全運行范圍或叫安全運行區(qū)。發(fā)電機的運行點處于這區(qū)域或邊界上，均能長期安全穩(wěn)定運行。在上圖中，在兩個圓弧的交點C處，定子電流和轉(zhuǎn)子電流同時達(dá)到額定值，一般就是發(fā)電機的額定運行工作點（IN，IFN，cosN）。它在縱軸上

5、的投影OE線段代表發(fā)電機的額定有功功率PN，相應(yīng)的功率因數(shù)為額定功率因數(shù)cosN，當(dāng)cos降低（角增大），由于轉(zhuǎn)子發(fā)熱（相應(yīng)IFN）限制，相量端點只能在CD弧線移動，此時定子電流未達(dá)額定值。當(dāng)cos cosN時，由于受定子允許電流IN限制，相量端點只能在CG弧線上移動，轉(zhuǎn)子電流未達(dá)最大值。過G點后，cos繼續(xù)增大時，由于發(fā)電機出力受原動機出力限制，勵磁電流需相應(yīng)減小，發(fā)電機輸出的無功功率減小。當(dāng)工作點在縱軸上時，cos=1，發(fā)電機只送出有功功率，不能輸出無功功率，此時的勵磁電流已比額定值小很多，發(fā)電機的靜穩(wěn)定極限功率EqU/Xd,已比額定工作點運行時顯著降低。當(dāng)cos1，轉(zhuǎn)入欠勵磁（進(jìn)相運行）時，發(fā)電機不但不向系統(tǒng)送出無功功率，而且還吸收系統(tǒng)無功功率，靜穩(wěn)定儲備進(jìn)一步降低，大型內(nèi)冷汽輪機能否在此區(qū)域運行，需要進(jìn)行穩(wěn)定計算分析后才能確定。還要指出，對繞組直接內(nèi)冷的汽輪發(fā)電機在欠勵磁方式運行時，除了要保證并列運行的穩(wěn)定性之外，還要受定子端部鐵芯和定子端部構(gòu)件溫升的附加限制。因此進(jìn)相運行時，P-Q曲線上相應(yīng)的運行區(qū)可能還要縮小。發(fā)電機的安全運行極限還與發(fā)電機的端電壓有關(guān)。當(dāng)發(fā)電機端電壓比額定值大時，在